JPH0616068A - ガスばね式テンショニング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】小形でかつ必要な張力を発揮でき、ガスの透過
による特性変化を生じることのないテンショニング装置
を提供することにある。 【構成】シリンダ１１の内部に、液室８５と、高圧ガス
が封入される気室８６が設けられている。液室８５と気
室８６は、ベローズ状の仕切り部材７５によって互いに
完全に分離されている。シリンダ１１の貫通孔１４に、
ロッド１２が軸線方向に移動自在に挿入されている。貫
通孔１４の内周部にシール機構６７が設けられていて、
液室８５の内部の液８７が外部に漏れないようにシール
している。シリンダ１１に第１の接続機構２１が設けら
れている。ロッド１２に第２の接続機構４０が設けられ
ている。これら接続機構２１，４０のうち一方は架線端
に接続され、他方は電柱等の架線支持部材に連結され
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、鉄道架線などに所定の
張力を与えるガスばね式テンショニング装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】鉄道架線に所定の張力を与えるための架
線張力自動調整装置として、重錘と滑車を用いた滑車式
テンショニング装置が知られている。また、圧縮コイル
ばねの弾力によって架線に張力を与えるようにしたばね
式テンショニング装置も知られている。滑車式テンショ
ニング装置は鉄道の本線などで使用されており、温度変
化等によって架線が伸縮した時に、その伸縮量に応じ
て、滑車を介して重錘が上下することにより、架線の伸
縮を吸収するとともに標準張力を保つようにしている。

【０００３】一方、トンネルあるいは引込線などに用い
られるばね式のテンショニング装置は、圧縮コイルばね
に発生する反発力を、リンク機構を介して架線を引張る
方向に作用させることにより、架線に張力を与えるよう
にしている。また、コイルばねの代わりに、ガスばねを
用いたテンショニング装置も提案されている。従来のガ
スばね式テンショニング装置は、アキュムレータ等の蓄
圧室に封入された高圧ガスの反発力によって、コイルば
ねと同様の架線張力を発生させるようにしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述した滑車式テンシ
ョニング装置は、重錘や滑車を設置するのに必要なスペ
ースが大であるため、トンネル内のようにスペース的に
制約を受ける箇所には使えない。しかも重量が大であ
る。一方、圧縮コイルばねを用いたテンショニング装置
は、温度変化によって架線が伸縮した時に、コイルばね
の撓みが変化すると架線張力が変化してしまう。また、
コイルばねによって大きな張力と大ストロークを得るに
はかなり大形のコイルばねが必要となり重量も大とな
る。

【０００５】ガスばね式のテンショニング装置は、例え
ば特開昭56-53931号公報に見られるように、シリンダ機
構に高圧ガスを封入することによって小形・軽量化を図
れるが、内部に封入された高圧ガスの一部が油中に混入
するなどして外部に漏れると特性が変化してしまう。ま
た、シリンダ機構とは別体のアキュムレータを設置する
場合には構造が複雑になるとともに、装置が大形化す
る。

【０００６】従って本発明の目的は、小形・軽量でかつ
必要な張力を発揮でき、ガスの透過による特性変化を生
じるおそれのないガスばね式テンショニング装置を提供
することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の目的を果たすため
に開発された本発明のテンショニング装置は、一端側に
貫通孔を有する中空のシリンダと、上記貫通孔からシリ
ンダ内に挿入されかつシリンダの軸線方向に移動自在な
ロッドと、上記貫通孔の内周部に設けられたシール機構
と、上記シリンダの内部に収容されかつシリンダの内部
を上記貫通孔側に位置する液室と反対側に位置する気室
とに仕切るベローズ状の仕切り部材と、上記液室に収容
される液と、上記気室に封入される圧縮ガスと、上記シ
リンダに設けられた第１の接続機構と、上記ロッドに設
けられた第２の接続機構とを具備している。

【０００８】

【作用】シリンダに設けられた第１の接続機構とロッド
に設けられた第２の接続機構のうち一方は架線端に接続
され、他方は電柱等の架線支持部材に接続される。シリ
ンダ内部の気室に封入された圧縮ガスはばね作用をな
し、ロッドをシリンダから押出す方向に付勢する。この
力により、第１および第２の接続機構を介して架線に所
定の張力が付与される。

【０００９】気室に封入された圧縮ガスは、その圧力を
Ｐ、体積をＶ、温度をＴとした時、（Ｐ・Ｖ）／Ｔ＝一
定 という関係がある。すなわち温度Ｔの変化に応じて
圧力Ｐないし体積Ｖが変化するため、温度変化による気
室の体積変化分を、架線の伸縮分を相殺する方向に作用
させることができる。このような特性があるため、温度
変化に伴う架線の伸縮分と気室の体積変化分を適宜に設
定することにより、温度変化にかかわらず実質的に一定
の張力を維持することが可能である。

【００１０】気室内のガスは、気室の体積変化に応じて
軸線方向に伸縮するベローズ状仕切り部材によって、液
室内の液と完全に分離された状態でシリンダ内に閉じ込
められており、しかも液室内の液はロッドが通る貫通孔
に設けられたシール機構によってシールされるため、気
室内のガスが液中に溶け込んだり、貫通孔を通じてシリ
ンダの外部に漏れることはない。

【００１１】

【実施例】以下に本発明の第１実施例について、図１な
いし図３を参照して説明する。この実施例のテンショニ
ング装置１０は、中空のシリンダ１１と、ロッド１２を
備えている。シリンダ１１は、その一端１３側に軸線方
向に沿う貫通孔１４を有している。シリンダ１１の他端
１５側は、シリンダフランジ１６によって閉塞されてい
る。シリンダフランジ１６に、ガス供給口１７と、この
ガス供給口１７を塞ぐガス封入栓１８が設けられてい
る。

【００１２】シリンダ１１に、第１の接続機構２１が設
けられている。第１の接続機構２１は、シリンダ１１の
両側部に設けられた一対のトラニオン継手部２２と、シ
リンダ１１の軸線方向に延びる一対のテンションバー２
３と、テンションバー２３の他端側にジョイント部材２
４を介して連結された第１ブラケット２５などからな
る。第１ブラケット２５の連結端２６には、例えば架線
端が回転自在に接続される。

【００１３】トラニオン継手部２２は、シリンダ１１の
側壁部分に固定されたトラニオン軸３０と、トラニオン
軸３０の軸回りに回転自在に設けられた連結用部品３１
とを備えている。連結用部品３１にテンションバー２３
の一端側が連結されている。テンションバー２３の他端
側に設けられたジョイント部材２４は、第１ブラケット
２５に設けられた支軸３３に回転自在に取付けられてい
る。

【００１４】シリンダ１１の貫通孔１４にロッド１２が
挿入されている。このロッド１２はシリンダ１１の軸線
方向に移動自在である。シリンダ１１の外部に突出する
ロッド１２の外端３５に、第２の接続機構４０が連結さ
れている。

【００１５】図３に示されるように第２の接続機構４０
は、ロッド１２に固定されたロッド押さえアーム４１
と、ロッド押さえアーム４１の両端部に継手部４２を介
して連結された一対のガイドバー４３と、ガイドバー４
３の他端側に継手部４４を介して取付けられた第２ブラ
ケット４５などを備えて構成されている。第２ブラケッ
ト４５に設けられた連結端４６は、例えば電柱等の架線
支持ベース側に回転自在に接続される。

【００１６】一方の継手部４２は、ロッド押さえアーム
４１に設けられた支軸５０と、この支軸５０に回転自在
に嵌合されたジョイント部材５１などからなる。他方の
継手部４４は、第２ブラケット４５に設けられた支軸５
２と、この支軸５２に回転自在に嵌合されたジョイント
部材５３などからなる。ガイドバー４３は、シリンダフ
ランジ１６に設けられたベアリング５５を貫通してシリ
ンダ１１の軸線方向に移動できるようになっている。

【００１７】シリンダ１１の内部に位置するロッド１２
の内端５６に、ロッドフランジ５７が設けられている。
ロッドフランジ５７は止め輪５８によってロッド１２に
固定され、ロッド１２の抜け止めストッパとして機能す
る。ロッド１２の外端３５側の外周面は、伸縮自在なダ
ストカバー６１によって保護されている。

【００１８】シリンダ１１の貫通孔１４の内周部に、ベ
アリング６５，６６と、シール機構６７が設けられてい
る。シール機構６７は、シリンダ１１の内部寄りに位置
する高圧シール部材６８と、外部寄りに位置するダスト
シール部材６９とからなる。第１のベアリング６５と第
２のベアリング６６との間に、圧力取出し流路７０が設
けられている。圧力取出し流路７０は圧力計７１に通じ
ている。

【００１９】シリンダ１１の内部にベローズ状仕切り部
材７５が設けられている。この仕切り部材７５は、例え
ば板厚が0.1mm 〜0.3mm 程度のオーステナイト系ステン
レス鋼などの薄い金属板を塑性加工によって成形したベ
ローズ本体７６と、金属製ベローズキャップ７７と、樹
脂製ベローズガイド７８などからなる。ベローズキャッ
プ７７は、ベローズ本体７６の自由端側に気密に溶接さ
れている。ベローズ本体７６の固体端８０は、シリンダ
１１のベローズ取付ベース８１に気密に接合されてい
る。この仕切り部材７５は、ベローズキャップ７７側が
シリンダ１１の軸線方向に伸縮する。なお、ベローズ本
体７６およびベローズキャップ７７は合成樹脂等の高分
子からなる成形ベローズであってもよい。

【００２０】シリンダ１１の内部に液室８５と気室８６
が設けられている。液室８５は、仕切り部材７５の内面
側、すなわちロッド１２が通る貫通孔１４側に設けられ
ている。従って、ロッド１２の内端５６は液室８５内に
突出する。液室８５の内部には作動油などの液８７が収
容され、この液８７はシール機構６７によってシールさ
れ、外部に漏れないようにしてある。液８７は低温での
作動確保のため、流動点が−４５℃以下の作動油が使用
される。

【００２１】気室８６は、シリンダ１１の内面と仕切り
部材７５の外面とによって囲まれており、この気室８６
に窒素等の不活性圧縮ガス８８が封入されている。ガス
８８はガス供給口１７を通じて気室８６に供給され、ガ
ス供給後にガス封入栓１８によって塞がれるようになっ
ている。気室８６は仕切り部材７５によって液室８５と
完全に分離されている。

【００２２】上記構成のガスばね式テンショニング装置
１０は、気室８６に封入された高圧ガス８８の圧力が仕
切り部材７５を介して液室８５に作用するため、ベロー
ズ本体７６が縮む方向に押される。この力はロッド１２
をシリンダ１１から押出す方向に作用するため、第１の
接続機構２１の連結端２６と第２の接続機構４０の連結
端４６とが互いに近付く方向に付勢される。

【００２３】第１ブラケット２５に作用する架線の張力
は、テンションバー２３とトラニオン軸３０を介してシ
リンダ１１に作用し、ロッド１２をシリンダ１１の内部
に引き込む方向に作用する。このため、架線による張力
と気室８６のガス圧とが釣り合う位置においてロッド１
２の相対位置が定まる。架線張力は封入ガスの圧力Ｐと
ロッド１２の受圧面積の積で表される。

【００２４】温度変化によって架線が伸縮する時、温度
変化は気室８６にも作用するため、気室８６の圧力Ｐが
温度変化に応じ変化する。例えば、温度の上昇によって
架線が伸びる時には、気室８６内のガス８８も膨張し、
架線を更に引張る方向に変位するため、架線の伸び分が
相殺されるようになる。

【００２５】温度によらず張力を一定とする封入ガス体
積は、 Ｖ＝ＡＬαＴ Ａ：ロッド１２の受圧面積 Ｌ：架線の長さ α：架線の線膨張係数 Ｔ：絶対温度 で表される。 更に液室８５内部の油の膨張分を含めた場合のガス体積
は、 Ｖ＝（ＡＬα−Ｖ_oil β）Ｔ Ｖ_oil ：油の量 β：油の体積膨張係数 で表される。

【００２６】上記のように温度変化により伸縮する架線
の伸縮量と気室８６の膨張によるロッド１２の伸縮量が
同一となるようにガスの封入圧力や気室８６の容量など
の諸値を設定することにより、温度に左右されることな
く自動的に架線張力を一定に保つことが可能となる。

【００２７】次に、図４および図５に示した本発明の第
２実施例について説明する。この実施例のテンショニン
グ装置100 は、カバーを兼ねる外筒101 の内側にシリン
ダ102 が収容されている。シリンダ102 の一端103 側に
貫通孔104 が設けられている。シリンダ102 の他端106
側に、ガス供給口107 と、ガス供給口107 を塞ぐガス封
入栓108 が設けられている。シリンダ102 の外周部にベ
アリング109が設けられている。

【００２８】シリンダ102 に、第１の接続機構110 が設
けられている。第１の接続機構110は、シリンダ102 の
端部にボルト等の固定用部品111 によって固定された円
筒状の延長部材112 と、延長部材112 の端に固定された
端板113 と、端板113 に設けられた第１連結部114 など
からなる。第１連結部114 に、例えば架線端が接続され
る。延長部材112 はシリンダ102 の軸線方向に延びてお
り、延長部材112 の側面部に、シリンダ102 の軸線方向
に沿う長孔115 が設けられている。

【００２９】シリンダ102 の貫通孔104 にロッド120 が
挿入されている。ロッド120 はシリンダ102 の軸線方向
に移動自在である。ロッド120 に第２の接続機構130 が
設けられている。第２の接続機構130 は、ロッド120 に
固定されたロッド押さえ部材131 と、ロッド押さえ部材
131 に固定された径方向のシャフト132 と、シャフト13
2 の両端が固定された外筒101 と、外筒101 の他端側に
設けられた第２連結部133 などからなる。第２連結部13
3 は、例えば電柱等の架線支持ベース側に接続される。
シャフト132 は、割りピン等の止め具134 によって抜け
止めがなされている。

【００３０】シャフト132 にローラ135 が回転自在に設
けられている。このローラ135 は、延長部材112 の長孔
115 の内側に位置しており、長孔115 の内面が接した時
に自由に回転できるようになっている。外筒101 の内周
面はベアリング109 によって支持され、シリンダ102 の
軸線方向に円滑に移動できるようにしてある。

【００３１】シリンダ102 の内部に位置するロッド120
の内端136 に、ロッドフランジ140が止め輪141 によっ
て固定されている。このロッドフランジ140 は、ロッド
120の抜け止めストッパとして機能する。

【００３２】シリンダ102 の貫通孔104 の内周部に、ベ
アリング145,146 とシール機構150が設けられている。
シール機構150 は、シリンダ102 の内部寄りに位置する
高圧シール部材151 と、外部寄りに位置するダストシー
ル部材152 とからなる。

【００３３】シリンダ102 の内部にベローズ状仕切り部
材160 が設けられている。この仕切り部材160 は、前記
第１実施例と同様の金属製ベローズ本体161 と、ベロー
ズキャップ162 と、ベローズガイド163 などからなる。
ベローズキャップ162 は、ベローズ本体161 の自由端側
に気密に溶接されている。ベローズ本体161 の固体端16
5 は、シリンダ102 のベローズ取付ベース166 に気密に
接合されている。なおベローズ本体161 およびベローズ
キャップ162 は、合成樹脂等の高分子からなるものであ
ってもよい。

【００３４】シリンダ102 の内部に液室170 と気室171
が設けられている。液室170 は、仕切り部材160 の内面
側、すなわちロッド120 が通る貫通孔104 側に設けられ
ている。液室170 の内部に液172 が収容されている。液
172 は、シール機構150 によってシールされ、外部に漏
れることはない。液172 は低温での作動確保のため、流
動点が−４５℃以下の作動油が使用される。

【００３５】気室171 は、シリンダ102 の内面と仕切り
部材160 の外面とによって囲まれ、この気室171 に、窒
素等の不活性圧縮ガス173 が封入されている。ガス173
は、ガス供給口107 を通じて気室171 に供給され、ガス
供給後にガス封入栓108 によって塞がれるようになって
いる。気室171 は、仕切り部材160 によって液室170と
完全に分離されている。

【００３６】上記構成のテンショニング装置100 は、気
室171 に封入されたガス173 の圧力によって、ロッド12
0 がシリンダ102 から押出される方向に付勢される。こ
のため、シリンダ102 に対して外筒101 が図４中の矢印
Ｆ方向に付勢されることにより、連結部114,133 が互い
に近付く方向に付勢される。これにより、架線に張力が
与えられる。

【００３７】温度変化を生じた場合、前記第１実施例と
同様に、架線が伸縮することに伴って気室171 内のガス
173 が膨張あるいは収縮するため、架線の伸縮分とガス
の体積変化分が釣り合う方向に作用する。この場合も、
一定の架線張力が発揮されるようにガスの封入圧力や容
積などの諸値を設定するとよい。

【００３８】

【発明の効果】本発明によれば、温度変化による架線張
力変化を一定に近付けることができ、滑車式あるいはコ
イルばね式のテンショニング装置に比較して軽量でかつ
コンパクトに構成できる。また、封入ガスの圧力に応じ
て大張力のものが得られ、しかもガスばね式でありなが
らガスの透過がなく、所定の張力を維持できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示すテンショニング装置
の断面図。

【図２】図１に示されたテンショニング装置の平面図。

【図３】図２中のIII-III 線に沿う断面図。

【図４】本発明の第２実施例を示すテンショニング装置
の断面図。

【図５】図４に示されたテンショニング装置の一部を断
面で示す平面図。

【符号の説明】

１０…テンショニング装置、１１…シリンダ、１２…ロ
ッド、１４…貫通孔、２１…第１の接続機構、４０…第
２の接続機構、６７…シール機構、７５…仕切り部材、
８５…液室、８６…気室、８７…液、８８…圧縮ガス、
100 …テンショニング装置、102 …シリンダ、104 …貫
通孔、110 …第１の接続機構、120 …ロッド、130 …第
２の接続機構、150 …シール機構、160 …仕切り部材、
170 …液室、171 …気室、172 …液、173 …圧縮ガス。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】一端側に貫通孔を有する中空のシリンダ
   と、上記貫通孔からシリンダ内に挿入されかつシリンダ
   の軸線方向に移動自在なロッドと、上記貫通孔の内周部
   に設けられたシール機構と、上記シリンダの内部に収容
   されかつシリンダの内部を上記貫通孔側に位置する液室
   と反対側に位置する気室とに仕切るベローズ状の仕切り
   部材と、上記液室に収容される液と、上記気室に封入さ
   れる圧縮ガスと、上記シリンダに設けられた第１の接続
   機構と、上記ロッドに設けられた第２の接続機構とを具
   備したことを特徴とするガスばね式テンショニング装
   置。